Day 147 练习与检查表 — 密码学基础

✅ 完成清单

• [ ] 理解哈希函数四大性质（确定性 / 单向性 / 抗碰撞性 / 雪崩效应）
• [ ] 能说出 MD5 / SHA-1 / SHA-256 的安全性现状与适用场景
• [ ] 掌握 hashlib 的 update() 增量哈希与流式大文件处理
• [ ] 理解裸哈希存密码的三宗罪（彩虹表 / 高速爆破 / 相同密码同摘要）
• [ ] 会用 pbkdf2_hmac + 随机盐实现密码哈希存储与校验
• [ ] 理解 HMAC 与 sha256(key+msg) 的区别（长度扩展攻击）
• [ ] 记住校验摘要必须用 hmac.compare_digest（时序攻击）
• [ ] 跑通 code/03 文件完整性校验工具的全部 4 个子命令

📝 练习题

基础

1. 实现一个 sha256_tree 函数：给定任意目录，返回一个形如 {"相对路径": "sha256十六进制"} 的字典（提示：os.walk + 分块读取）。

2. 修改 02-password-hashing.py：把迭代次数从 100_000 提升到 600_000， 用 time.perf_counter 对比两次校验耗时，并回答：这对正常登录用户和 暴力破解者分别意味着什么？

进阶

3. 实现防篡改配置文件：写一对函数 save_config(cfg: dict, path: str, key: bytes) / load_config(path: str, key: bytes) -> dict | None。 要求：保存时把 JSON + HMAC 签名一起写入；加载时先验签，失败返回 None； 测试篡改文件中任意一个字符后 load 返回 None。

4. 说明并验证长度扩展攻击的存在：阅读 hashlib 文档，解释为什么 hashlib.sha256(key + msg).hexdigest() 不能当 MAC 用（画出 Merkle–Damgård 结构中的中间状态转移即可，不要求实现攻击）。再用 hmac.new(key, msg, hashlib.sha256) 写一个对照示例说明 HMAC 免疫此攻击。

挑战

5. 给 03 工具加"并行哈希"：用 concurrent.futures.ThreadPoolExecutor 对目录中多个文件并行计算 SHA-256（哈希是 CPU 密集，可尝试 ProcessPoolExecutor 对比谁更快），并思考：单个大文件能否并行计算哈希？为什么？（从链式结构角度回答）